泛型进阶-Java
文章目录
- 一、泛型的定义和引出
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- 1.1 定义
- 1.2 引出泛型
- 二、泛型类使用
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- 2.1 语法
- 2.2 示例
- 2.3 类型推导
- 三、裸类型（了解）
- 四、泛型编译原理
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- 4.1 擦除机制
- 4.2 为什么不能实例化泛型类数组
- 五、泛型上界
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- 5.1 语法
- 5.2 示例
- 5.3 复杂示例
- 六、泛型方法
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- 6.1 定义语法
- 6.2 示例
- 6.3 使用实例-可以类型推导
- 6.4 使用实例-不可以类型推导
- 七、通配符
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- 7.1 通配符解决什么问题
- 7.2 通配符上界
- 7.3 通配符下界
一、泛型的定义和引出
1.1 定义
一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大，泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗讲，泛型：就是适用于许多许多类型。从代码上讲，就是对类型实现参数化。
1.2 引出泛型
实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值。
思路：
- 以前用的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
- 所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object？
class MyArray {
public Object[] array = new Object[10];
public Object getPos(int pos) {
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,Object val) {
this.array[pos] = val;
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args) {
MyArray myArray = new MyArray();
myArray.setVal(0,10);
myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
System.out.println(ret);
}
}
以上代码实现后发现：
- 任何类型数据都可以存放
- 1号下标本身就是字符串，但编译报错，必须进行强制类型转换
在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，但更多情况下，还是希望它只能够持有一种数据类型，而不是同时持有许多类型。所以，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。此时就需要把类型作为参数传递，需要什么类型，就传什么类型。
语法：
class 泛型类名称<类型形参列表> {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
}
class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
// 可以只使用部分类型参数
}
对上述代码进行改写：
class MyArray<T> {
public T[] array = (T[])new Object[10];//1
public T getPos(int pos) {
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,T val) {
this.array[pos] = val;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
myArray.setVal(0,10);
myArray.setVal(1,9);
int ret = myArray.getPos(0);//10
System.out.println(ret);
//myArray.setVal(3,"hello");编译报错
}
}
解释：
- 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类规范 。类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有
- 不能new泛型类型的数组
T[] ts = new T[5];//编译报错
- 在使用泛型类型时加入 指定当前元素类型
- 编译器会在存放元素时进行类型检查，若不是要存放类型，会编译报错
二、泛型类使用
2.1 语法
泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象
2.2 示例
MyArray list = new MyArray();
泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类
2.3 类型推导
编译器可以根据上下文推导出类型实参，可以省略类型实参的填写
MyArray list = new MyArray<>(); // 推导出实例化的类型实参为 Integer
总结:
- 泛型是将数据类型参数化，进行传递
- 使用 表示当前类是一个泛型类。
- 泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换
三、裸类型（了解）
裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如
MyArray list = new MyArray();//MyArrayList 就是一个裸类型
不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制
四、泛型编译原理
4.1 擦除机制
泛型到底是怎么编译的？
通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object
擦除机制:在编译的过程当中，将所有的T替换为Object。
Java的泛型机制在编译级别实现。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。
提出问题：
1、那为什么，T[] ts = new T[5]; 不对，编译时替换为Object，不是相当于：Object[] ts = new
Object[5]吗？
2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？
4.2 为什么不能实例化泛型类数组
class MyArray<T> {
public T[] array = (T[])new Object[10];
public T getPos(int pos){
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,T val){
array[pos] = val;
}
public T[] getArray() {
return array;
}
}
public static void main(String[] args) {
MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
Integer[] arr = myArray.getArray();
}
运行时报错：
原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用
public Object[] getArray() {
return array;
}
通俗讲就是：返回的Object数组里，可能存放的是任何数据类型，可能是String，可能是Person，运行时直接转给Integer类型数组，编译器认为是不安全的。
正确方式（了解）：
public class MyArray<T> {
public T[] array;
public MyArray(){
}
/**
* 使用反射创建指定类型数组
* @param tclass
* @param capacity
*/
public MyArray(Class<T> tclass,int capacity){
array = (T[]) Array.newInstance(tclass,capacity);
}
public T getPos(int pos){
return this.array[pos];
}
public void setVal(int pos,T val){
array[pos] = val;
}
public T[] getArray() {
return array;
}
public static void main(String[] args) {
MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
Integer[] arr = myArray.getArray();
}
}
五、泛型上界
在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定约束，可以通过类型边界来约束。
5.1 语法
class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
...
}
5.2 示例
public class MyArray<E extends Number> {
...
}
只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参
MyArray<Integer> list1; // 正常， Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> list2; // 编译错误，String 不是 Number 的子类型
没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object
5.3 复杂示例
public class MyArray<E extends Comparable<E>> {
...
}
E必须实现Comparable接口
六、泛型方法
6.1 定义语法
方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表){
...
}
6.2 示例
public class FuncText {
//静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
public static <E> void swap(E[] array, int i, int j) {
E t = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = t;
}
}
6.3 使用实例-可以类型推导
Integer[] a = { ... };
swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
swap(b, 0, 9);
6.4 使用实例-不可以类型推导
Integer[] a = { ... };
FuncText.<Integer>swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
FuncText.<String>swap(b, 0, 9);
七、通配符
? 用于在泛型的使用，即为通配符
7.1 通配符解决什么问题
解决可以接收所有泛型类型，但又不让用户随意更改的问题
class Message<T> {
private T message ;
public T getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(T message) {
this.message = message;
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Message<String> message = new Message<>() ;
message.setMessage("hello world");
fun(message);
}
public static void fun(Message<String> temp){
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
以上程序会带来新的问题，如果现在泛型的类型设置的不是String，而是Integer
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Message<Integer> message = new Message() ;
message.setMessage(99);
fun(message); // 出现错误，只能接收String
}
public static void fun(Message<String> temp){
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
需要的解决方案：可以接收所有的泛型类型，但又不能让用户随意修改,这种情况就需要**使用通配符"?"**来处理。
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Message<Integer> message = new Message() ;
message.setMessage(55);
fun(message);
}
// 使用通配符"?"描述它可以接收任意类型，但由于不确定类型，所以无法修改
public static void fun(Message<?> temp){
//temp.setMessage(100); 无法修改！
System.out.println(temp.getMessage());
}
}
在"?"的基础上又产生了两个子通配符：
7.2 通配符上界
语法：
<? extends 上界>
<? extends Number>//可以传入实参类型是Number或者Number的子类
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}
class Message<T> { // 设置泛型
private T message ;
public T getMessage() {
return message;
}
public void setMessage(T message) {
this.message = message;
}
}
public class Text {
public static void main(String[] args) {
Message<Banana> message = new Message<>() ;
message.setMessage(new Banana());
fun(message);
}
// 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定子类类型，所以无法修改
public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
//temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改
Fruit fruit = temp.getMessage();//可以接收读取的数据
System.out.println(fruit);
}
}
此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子类无法确定，所以添加会报错，但是可以获取元素。
通配符的上界，不能写入数据，只能(接收)读取数据。
7.3 通配符下界
语法：
<? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入实参的类型是Integer或者Integer的父类类型
class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}
class Plate<T> {
private T plate ;
public T getPlate() {
return plate;
}
public void setPlate(T plate) {
this.plate = plate;
}
}
public class Text {
public static void main(String[] args) {
Plate<Fruit> plate1 = new Plate<>();
plate1.setPlate(new Apple());
func(plate1);
}
public static void func(Plate<? super Fruit> tmp){
// 此时可以修改，添加Fruit 或者Fruit的子类
tmp.setPlate(new Apple());//添加Fruit的子类
tmp.setPlate(new Fruit());//添加Fruit类
//Fruit fruit = tmp.getPlate();不能接收，无法确定是哪个父类
System.out.println(tmp.getPlate());//只能直接输出
}
}
通配符的下界，不能接收读取的数据，只能写入数据。